OTE DTR100甚高頻集中監(jiān)控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

內(nèi)蒙古扎蘭屯民航機(jī)場(chǎng)有限責(zé)任公司 潘立陽 李建瑛

隨著近年來機(jī)場(chǎng)空管建設(shè)不斷地快速發(fā)展，甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于空管甚高頻系統(tǒng)中。甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過對(duì)甚高頻電臺(tái)參數(shù)及硬件模塊的設(shè)備狀態(tài)正常與否的實(shí)時(shí)監(jiān)控為基礎(chǔ)，通過人機(jī)界面，值班人員可以方便地檢查系統(tǒng)狀態(tài)，并對(duì)電臺(tái)的頻率、輸出功率、調(diào)制度、駐波比等重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。大幅提高了維護(hù)維修人員對(duì)甚高頻系統(tǒng)維護(hù)效率，降低了因設(shè)備故障因素影響機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行及管制業(yè)務(wù)。本文提出OTE DTR10甚高頻集中監(jiān)控系統(tǒng)解決在用的廠家配套甚高配監(jiān)控軟件功能無法二次開發(fā)并高效的傳遞告警信息。很多機(jī)場(chǎng)甚高頻機(jī)房位于塔臺(tái)或者異地臺(tái)站，每天日常巡視需要耗費(fèi)大量時(shí)間，而且甚高頻系統(tǒng)是管制對(duì)地空通信的重要手段，保障甚高頻不間斷的工作，并且第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)預(yù)警信息特別重要，本文針對(duì)解決以上問題設(shè)計(jì)制作用于遠(yuǎn)程甚高頻集中監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

甚高頻在民航空管管制業(yè)務(wù)通信、導(dǎo)航、監(jiān)視設(shè)備當(dāng)中，是支撐空管業(yè)務(wù)運(yùn)行非常重要的設(shè)備。而其中地空通信系統(tǒng)中的甚高頻系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，又可以將甚高頻系統(tǒng)歸納為3個(gè)部分組成：收發(fā)信機(jī)部分、天饋系統(tǒng)部分和甚高頻監(jiān)控部分。收發(fā)信機(jī)從單信道的單電臺(tái)發(fā)展為多信道主備電臺(tái)，電臺(tái)內(nèi)部也由模擬分立元件升級(jí)到數(shù)字合成器件。天饋系統(tǒng)中包括合路器、功分器、定向耦合器及腔體濾波器等無源器件后，從單電臺(tái)單天線發(fā)展為多部電臺(tái)共用同一天線的天線共用系統(tǒng)，天線耦合方式向著發(fā)展為多陣子天線方向發(fā)展。甚高頻系統(tǒng)的最后的重要組成部分遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)加入甚高頻系統(tǒng)，作為甚高頻的維護(hù)、輔助監(jiān)控系統(tǒng)的作用，隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，以及軟件無線電功能也越來越豐富，逐漸發(fā)展為無人值守的遠(yuǎn)端甚高頻臺(tái)站成為現(xiàn)實(shí)。

1 OTE DTR100甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)

甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中電臺(tái)狀態(tài)，通過圖形化界面顯示。主要包括電臺(tái)的名稱、類型、連接狀態(tài)、電臺(tái)狀態(tài)、頻率、甚高頻狀態(tài)、主備狀態(tài)、發(fā)射功率、駐波比、載噪比等信息。

1.2 設(shè)備告警功能

甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件LMT可實(shí)時(shí)觀看電臺(tái)設(shè)備告警狀態(tài)，支持系統(tǒng)設(shè)備告警狀態(tài)記錄查詢。為用戶提供友好的操作界面。設(shè)備和系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)及時(shí)顯示告警信息，具備設(shè)備故障實(shí)時(shí)告警提示功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)在LMT監(jiān)控軟件上指示狀態(tài)變?yōu)辄S色或紅色顯示故障內(nèi)容，提醒用戶及時(shí)處理。

1.3 甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)架

甚高頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成由電臺(tái)數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、串口交換機(jī)、監(jiān)控終端電腦、LMT監(jiān)控軟件等部分組成。電臺(tái)通過背板上的RS485端口或網(wǎng)口將甚高頻系統(tǒng)內(nèi)部的一些重要參數(shù)如電臺(tái)的頻率、發(fā)射功率、調(diào)制度、靜噪門限等以及各個(gè)模塊的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)地發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，信息數(shù)據(jù)經(jīng)過格式上的轉(zhuǎn)換后再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送給遠(yuǎn)端監(jiān)控終端電腦。設(shè)備維護(hù)人員則通過LMT人機(jī)界面查看系統(tǒng)狀態(tài)、修改甚高頻設(shè)備參數(shù)。

2 OTE DTR100甚高頻集中監(jiān)控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 機(jī)場(chǎng)OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)簡介

目前國內(nèi)大部分機(jī)場(chǎng)空管甚高頻型號(hào)為意大利OTE DTR100型設(shè)備，廠家自帶監(jiān)控軟件為LMT，本文通過采集設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備監(jiān)控進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制作，可以達(dá)到實(shí)時(shí)告警，并能在電臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障的第一時(shí)間定位故障點(diǎn)，快速排除系統(tǒng)故障，極大地降低了因系統(tǒng)設(shè)備故障給管制運(yùn)行造成的影響。OTE DTR100設(shè)備前面板功能如圖1所示。

圖1 OTE DTR100設(shè)備前面板功能

圖2 TEST接口轉(zhuǎn)換RS232接頭

圖1所示中每臺(tái)OTE DTR100設(shè)備主面板都包含上述接口，通過查看OTE DTR100用戶手冊(cè)，甚高頻OTE DTR100設(shè)備可以連接后面板DIAG-RS485遠(yuǎn)程診斷接口與前面板RS232協(xié)議的TEST接口進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，本文通過連接如圖1前面板TEST測(cè)試接口的方式來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。測(cè)試接口硬件位置具體如圖1標(biāo)記測(cè)試接口所示。

TEST接口為mini DIN 8-pin female接口，通過如圖2所示的接頭轉(zhuǎn)換為RS232接頭，更方便與電腦連接測(cè)試，圖中左側(cè)為RS232母頭，右側(cè)為mini DIN 8-pin母頭，接線方式如表1所示。

表1 接線方式

由于甚高頻機(jī)房距離監(jiān)控電腦線路連接距離較遠(yuǎn)達(dá)到200m以上，故中間采用RS232與RS485互轉(zhuǎn)協(xié)議方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，其他距離更遠(yuǎn)的地方機(jī)房甚至可以采用光纖復(fù)用設(shè)備，或者RS232轉(zhuǎn)光纖設(shè)備進(jìn)行更遠(yuǎn)距離物理通信協(xié)議方式傳輸。

2.2 甚高頻集中監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

OTE DTR100甚高頻集中監(jiān)控系統(tǒng)終端的研究和開發(fā)主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

（1）對(duì)OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。（2）搭建甚高頻監(jiān)控終端的硬件平臺(tái)。（3）對(duì)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析，分析出狀態(tài)數(shù)據(jù)的格式和含義。（4）編寫OTE DTR100終端軟件，編寫多種顯示終端，編寫多種告警方式。（5）進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。

通過串口通訊助手，可以獲得OTE DTR100自帶LMT監(jiān)控軟件發(fā)出的命令，某條命令為例如：軟件RS232監(jiān)控如數(shù)據(jù)下格式：以130M主界面數(shù)據(jù)通過串口助手接收為例括號(hào)內(nèi)為解析的注釋內(nèi)容02 01 10 19 30 06 1E 00 00 07 00 00 04 00 00 0A 50（頻率=108Mhz+8.33Khz×(0A50)）00 FF E5 8E 02 01 0C 19 30 06 1E 00 00 03 00 00 2D 00 01 56 45（00-＞FF CLOCK SOURCE INTERNAL-＞EXTERNAL）02 01 0B 19 30 06 1E 00 00 02 00 00 30 00 02 49（MODE 00-＞FF 25 KHZ DSB AM-＞UNKNOWN）02 01 0B 19 30 06 1E 00 00 02 00 00 38 FF 5B DE（FF-＞00 ANT.OUTPUT CONFIGURATION ANTENNA SWITCH-＞SQUELCH OUTPUT）02 01 0B 19 30 06 1E 00 00 02 00 00 68 00 14 CE 02 01 0B 19 30 06 1E 00 00 02 00 00 7E 01 E0 77（01-＞其他不變01-＞04 V3 ALARM=CLOSED CONTACT-＞V4 ALARM=OPEN CONTACT）02 01 0E 19 30 06 1E 00 00 05 00 00 07。

通過OTE DTR100自身LMT主界面接收數(shù)據(jù)可以看出，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)組成方式為包頭+數(shù)據(jù)項(xiàng)+列表項(xiàng)+關(guān)鍵字(十六進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制或者十進(jìn)制解析)+校驗(yàn)位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位，每個(gè)數(shù)據(jù)包為一幀數(shù)據(jù)，去掉包頭與每幀結(jié)尾4位16進(jìn)制數(shù)據(jù)，其他的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，就可以得到完整的一幀數(shù)據(jù)，再由每一幀數(shù)據(jù)組合成一個(gè)界面的完整數(shù)據(jù)包。

確認(rèn)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)狀態(tài)過程是通過轉(zhuǎn)發(fā)程序，讓OTE DTR100自身LMT程序和串口正常通信，在LMT程序上可以看到正常的狀態(tài)和參數(shù)。之后再逐個(gè)字節(jié)地改變發(fā)LMT程序的狀態(tài)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，觀察對(duì)LMT程序上顯示的OTE DTR100甚高頻狀態(tài)會(huì)有什么變化，并將這種變化記錄下來。這樣就掌握了OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)的某個(gè)狀態(tài)是由甚高頻系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)包得到相對(duì)應(yīng)字節(jié)表達(dá)含義。

根據(jù)以上分析得出OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)分析方案：（1）在監(jiān)控電腦上安裝OTE DTR100的LMT程序，讓LMT程序使用采集電腦的串行口，再通過RS-232串口分配器其它接口把采集電腦的串連接OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)的TEST輸出口。（2）把監(jiān)控電腦的串口用RS-232串口分配器連接。（3）把監(jiān)電腦上通過串口調(diào)試助手，使用串口收到TEST數(shù)據(jù)包，在其他串口輸出。（4）讓串口調(diào)試助手在收到LMT發(fā)來的狀態(tài)包時(shí)，實(shí)時(shí)修改逐個(gè)數(shù)據(jù)位，重新校驗(yàn)，再把修改后的狀態(tài)及參數(shù)包發(fā)給LMT程序，觀察LMT程序監(jiān)控變化，從而得到該字節(jié)的信息含義。（5）通過以上方法找出OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)的狀態(tài)及參數(shù)數(shù)據(jù)位于數(shù)據(jù)包的哪些字節(jié)。從而解碼出OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)的狀態(tài)及參數(shù)。

有了OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)及參數(shù)，就可以根據(jù)監(jiān)控信息產(chǎn)生電話、聲音、文字等多種報(bào)警。電話告警本文使用繼電器直接連接電話方式，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生告警時(shí)，采集終端軟件通過TTS把告警信息轉(zhuǎn)成語音，調(diào)用微軟自帶語音TTS API，打電話到預(yù)設(shè)的接收人。當(dāng)接收人接通電話時(shí)，通過聲音播報(bào)告警信息。

結(jié)語：作為空管設(shè)備維護(hù)人員，通過集中監(jiān)控的方式，高效的解決監(jiān)控維護(hù)設(shè)備來降低因設(shè)備臺(tái)站距離遠(yuǎn)、效率低等問題，避免因設(shè)備故障而導(dǎo)致空管運(yùn)行問題的發(fā)生。通過OTE DTR100甚高頻系統(tǒng)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作對(duì)甚高頻遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的新方法，空管設(shè)備維護(hù)人員可以對(duì)甚高頻系統(tǒng)尤其是硬件部分故障進(jìn)行快速排查，以提高監(jiān)測(cè)維護(hù)的運(yùn)行效率。實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于甚高頻設(shè)備狀態(tài)故障而產(chǎn)生的問題，降低設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，減少人為原因造成的設(shè)備差錯(cuò)，提供更加安全可靠的空管設(shè)備維護(hù)運(yùn)行保障服務(wù)。